焦炉煤气制甲醇生产中甲醇精馏过程设计.docxVIP

化工过程设计 PAGE PAGE 2 PAGE PAGE 1 PAGE PAGE 1 1 绪论 甲醇是一种透明、无色、易燃、有毒的液体，略带酒精味。熔点-97.8度，沸点64.8度，闪点12.22度，自燃点470度，相对密度0.7915（20度/4度），爆炸极限下限6%，上限36.5%，能与水、乙醇、乙醚、苯、丙酮和大多数有机溶剂相混溶。它是重要有机化工原料和优质燃料，主要用于制造甲醛、醋酸、氯甲烷、甲氨、硫酸二甲脂等多种有机产品，也是农药、医药的重要原料之一，甲醇亦可代替汽油作燃料使用。甲醇精馏是利用粗甲醇中各组分的挥发度不同来进行精馏的，具体原理是将水加入到待分离的混合液中，对混合液进行不断的加热，随着混合液温度的增高，各部分由于具有不同的挥发度会在不同的温度下会发出来，其中轻组分上升，重组分下降，通过分离以及多次气化冷凝，达到完全分离的目的，最终获得精甲醇。目前国内外针对甲醇精馏的技术方案总体趋势趋向于统一，由多个简单蒸馏进行简单的组合，合适的甲醇技术方案不但决定其重要的生产工序和生产装置的配置，而且关系到最终得到的精甲醇自身的质量。 通过查阅文献并结合设计要求，最终确定用甲醇两塔精馏方案进行本次化工过程设计。本次设计为焦炉煤气制甲醇生产中甲醇精馏设计，本设计中运用Aspen Plus8.4模拟甲醇的两塔精馏过程，输入各个物质的物性数据以及设计任务的基础数据，用严格计算模块计算得到各个塔的回流比、塔板数、进出口物流的流量及组成等设计参数，并通过塔盘设计计算得到各个塔板上的水力学数据和物性参数，将Aspen输出的水力学数据导入Cup Tower软件进行塔板设计及校核。 1.1 项目名称及背景 项目名称——焦炉煤气制甲醇生产中甲醇精馏过程设计 项目背景：甲醇是重要的化工原料之一，它主要用于甲醛的生产制造，当然作为甲基化剂，还可以用来生产其它多种化工产品。除此之外，它还是性能良好的能源和车用燃料，所以这就意味着，作为未来的候补燃料之一，社会对它有十分巨大的需求量，故大量而且合格甲醇的生产十分有意义。但是在甲醇的实际生产中，由于粗甲醇产品中大量杂质的影响使产品甲醇的质量大大降低，因此在甲醇的生产中，精馏系统是极为重要且关键的部分。 因此甲醇精馏工艺经历了很大的技术改进，本设计就是设计甲醇两塔精馏工艺，优化工艺，提高能量利用率。 1.1.1 甲醇的物理化学性质 产品甲醇的物理化学性质详见下表。 1）甲醇的物理性质 甲醇是饱和醇系列中的代表，分子式为CH3OH，相对分子质量为32.04。在常温常压下，纯甲醇是无色、不流动、不挥发、可燃的有毒液体，类似乙醇的气体。甲醇可以与水、乙醇、乙醚等很多有机液体互溶，不能与脂肪烃类化合物互溶。甲醇蒸气和空气混合，在一定范围内形成爆炸性混合物，爆炸极限为6.0%~36.5%（体积）[1]。 表1.1 甲醇的一般物理性质 性质 数据 性质 数据 密度（℃）（g/ml） 0.8100 蒸气压（20℃）/Pa 1.2879×104 相对密度d 0.7913 热容 熔点/℃ -97.8 液体（20~25℃）/[J/（g ℃）] 2.51~2.53 沸点/℃ 64.5~64.7 气体（25℃）/[J/（mol ℃）] 45 闪点/℃ 黏度（20℃）/Pa s 5.945×104 开杯法 16 热导率[J/（cm s k）] 2.09×103 闭杯法 12 熔融热（kJ/mol） 3.169 自燃点/℃ 燃烧热（kJ/mol） 空气中 473 25℃液体 238.798 氧气中 461 25℃气体 201.385 临界温度/℃ 240 膨胀系数（℃） 0.00119 临界压力/Pa 79.54×105 腐蚀性 常温无腐蚀性，铅、铝例外 临界体积/（ml/mol） 117.8 临界压缩指数 0.224 空气中爆炸极限（体积分数）/% 6.0~36.5 2）甲醇的化学性质 甲醇的主要化学反应有：氧化反应、脱氢反应、裂解反应、置换反应、脱水反应、羰基化反应、胺化反应、酯化反应、缩合反应、氯化反应等[2]。 工业甲醇化学性质较活泼，能发生氧化、酯化、羰基化等化学反应，甲醇不具酸性，其分子组成虽有能作为碱性特征的羟基，但也不呈碱性，对酚酞及石蕊均呈中性。易燃，其蒸气与空气可形成爆炸性混合物。遇明火、高热能引起燃烧爆炸。与氧化剂接触发生化学反应或引起燃烧。在火场中，受热的容器有爆炸危险。能在较低处扩散到相当远的地方，遇明火会引着回燃。燃烧分解一氧化碳、二氧化碳，有剧毒。 1.1.2 甲醇的主要用途 1）甲醇氧化制甲醛 甲醇在高温、浮石银或其它固体催化剂存在下直接氧化制甲醛。国内外40%以上的甲醇用于制甲醛，进而合成树脂、塑料及其他化工原料。聚甲醛是性能优良的工程塑料，其